JP5789547B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
周知のように、上記画像形成装置には、感光ドラム状に形成されたトナー像を一定方向に巡回する中間転写ベルト（無端ベルト）に一次転写し、当該中間転写ベルト上のトナー像を記録紙上に二次転写する方式のものがある。このような画像形成装置では、一定方向に移動（巡回）する中間転写ベルト及び記録紙を二次転写用ローラー及び対向ローラーで挟み込むと共に二次転写用ローラーと対向ローラーとの間に転写バイアス（高電圧）を印加することにより、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙上に二次転写する。 As is well known, the image forming apparatus primarily transfers a toner image formed in a photosensitive drum shape onto an intermediate transfer belt (endless belt) that circulates in a certain direction, and the toner image on the intermediate transfer belt is transferred onto a recording sheet. There is a type of secondary transfer. In such an image forming apparatus, an intermediate transfer belt and recording paper that move (circulate) in a certain direction are sandwiched between a secondary transfer roller and a counter roller, and a transfer bias (high voltage) is provided between the secondary transfer roller and the counter roller. The toner image on the intermediate transfer belt is secondarily transferred onto the recording paper by applying a voltage.
このような中間転写ベルトを用いた画像形成装置について、例えば下記特許文献１、２には、中間転写ベルトの外側に位置する二次転写ローラーを内側に位置する対向ローラーよりも上流側へシフトさせることにより、記録紙が二次転写用ローラーと対向ローラーとによって形成される転写ニップに進入する領域において中間転写ベルトの裏面と対向ローラーとの間に空隙が形成され、この結果として二次転写前での異常放電を防止することが記載されている。また、下記特許文献１には、樹脂基材の上に弾性層及び離型層を積層した弾性積層ベルトを中間転写ベルトとして採用することにより転写性を改善することが記載されている。
Regarding an image forming apparatus using such an intermediate transfer belt, for example, in
ところで、中間転写ベルトの外側に位置する二次転写ローラーを上流側にオフセットする場合において、上記弾性積層ベルトを中間転写ベルトとして用いると、プレ転写現象や中抜け現象などの転写不良は抑制でき、高画質が実現されるが、記録紙と中間転写ベルトの速度差が大きい場合に画像のＤｏｔ（ドット）が乱れるという問題が発生する。特に、弾性効果を高める為に、弾性層を厚くしたり、オフセット量を大きく設定した場合は、この傾向が顕著である。 By the way, in the case where the secondary transfer roller located outside the intermediate transfer belt is offset upstream, when the elastic laminated belt is used as an intermediate transfer belt, transfer defects such as a pre-transfer phenomenon and a void phenomenon can be suppressed, Although high image quality is realized, there is a problem that the dot (dot) of the image is disturbed when the speed difference between the recording paper and the intermediate transfer belt is large. In particular, this tendency is remarkable when the elastic layer is thickened or the offset amount is set large in order to enhance the elastic effect.
すなわち、記録紙が転写ニップにおいて中間転写ベルトと二次転写ローラーに挟まれた際に、記録紙の両面で摩擦力が発生する。二次転写ローラーをオフセットすると、転写ニップにおいて記録紙が二次転写ローラーに巻付くことにより、記録紙と二次転写ローラーの摩擦力が大きくなる。また、中間転写ベルトが樹脂単層ベルトであれば転写ニップ内でのベルト表面の伸縮は殆ど無視できるが、弾性層を中間層として有する積層型弾性ベルトの場合には、伸縮の中立面が樹脂層内にあるため湾曲部において積層型弾性ベルトの表面での伸縮が±数％程度発生してしまう。一方、記録紙は弾性層のようには伸縮しないため、記録紙と中間転写ベルトとの間で発生するずれ応力により積層型弾性ベルトの記録紙に対する吸着力が低下する。本来、中間転写ベルト支配で搬送速度を決めていた場合に比べて二次転写ローラーの搬送力の影響が無視できなくなる。この結果として、二次転写ローラーの外径によって記録紙の搬送速度が変動するため、条件によっては中間転写ベルトと記録紙の速度差が増大してＤｏｔ再現性が低下する。また、画像の倍率変動が大きくなってしまう。 That is, when the recording paper is sandwiched between the intermediate transfer belt and the secondary transfer roller in the transfer nip, a frictional force is generated on both sides of the recording paper. When the secondary transfer roller is offset, the recording paper is wound around the secondary transfer roller at the transfer nip, and the frictional force between the recording paper and the secondary transfer roller is increased. If the intermediate transfer belt is a resin single layer belt, the expansion and contraction of the belt surface in the transfer nip is almost negligible, but in the case of a laminated elastic belt having an elastic layer as an intermediate layer, the neutral surface of expansion and contraction is Since it is in the resin layer, expansion and contraction on the surface of the laminated elastic belt occurs at the curved portion about ± several percent. On the other hand, since the recording paper does not expand and contract like the elastic layer, the adhering force of the laminated elastic belt to the recording paper is reduced by the displacement stress generated between the recording paper and the intermediate transfer belt. Originally, the influence of the conveyance force of the secondary transfer roller cannot be ignored as compared with the case where the conveyance speed is determined based on the intermediate transfer belt. As a result, the conveyance speed of the recording paper varies depending on the outer diameter of the secondary transfer roller. Therefore, depending on conditions, the speed difference between the intermediate transfer belt and the recording paper increases, and Dot reproducibility decreases. In addition, the magnification variation of the image becomes large.
本発明は、上述した事情に鑑みたものであり、中間転写ベルトとして弾性積層ベルトを用いると共に中間転写ベルトの外側に位置する二次転写ローラーを内側に位置する対向ローラよりも上流側にオフセットした場合に発生する中間転写ベルトと記録紙の速度差に起因するＤｏｔ再現性の低下及び倍率変動を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses an elastic laminated belt as an intermediate transfer belt and offsets a secondary transfer roller located outside the intermediate transfer belt to an upstream side from a counter roller located inside. An object of the present invention is to suppress a decrease in Dot reproducibility and a change in magnification caused by a difference in speed between the intermediate transfer belt and the recording paper.
上記目的を達成するために、本発明は、第１の解決手段として、一定の線速度で巡回駆動される中間転写ベルトに弾性積層ベルトを用いると共に、中間転写ベルトの外側に位置する二次転写ローラーを、中間転写ベルトの内側に位置し、かつ、二次転写ローラーとともに転写ニップを形成する対向ローラーよりも上流側にオフセットした電子写真方式の画像形成装置であって、転写ニップにおける中間転写ベルトの表面速度と二次転写ローラーの表面速度の差が小さくなるように二次転写ローラーを中間転写ベルトの線速よりも小さい速度で回転駆動する駆動制御部を備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention uses, as a first solving means, an elastic laminated belt as an intermediate transfer belt that is cyclically driven at a constant linear velocity and a secondary transfer located outside the intermediate transfer belt. An electrophotographic image forming apparatus in which a roller is positioned inside an intermediate transfer belt and offset upstream of a counter roller that forms a transfer nip together with a secondary transfer roller, the intermediate transfer belt in the transfer nip A means is provided that includes a drive control unit that rotationally drives the secondary transfer roller at a speed smaller than the linear speed of the intermediate transfer belt so that the difference between the surface speed of the secondary transfer roller and the surface speed of the secondary transfer roller becomes small.
また、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、駆動制御部は、転写ニップにおける中間転写ベルトの収縮に基づく当該中間転写ベルトの表面速度と転写ニップにおける記録紙の搬送速度とが等しくなるように二次転写ローラーの表面速度を設定する、という手段を採用する。 Further, as a second solution means, in the first solution means, the drive control unit determines that the surface speed of the intermediate transfer belt based on the contraction of the intermediate transfer belt in the transfer nip and the conveyance speed of the recording paper in the transfer nip. A means of setting the surface speed of the secondary transfer roller to be equal is adopted.
第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、周囲環境の状態を計測する環境計測手段をさらに備え、駆動制御部は、該環境計測手段の計測結果に応じて二次転写ローラーの表面速度を調整する、という手段を採用する。 As a third solution means, in the first or second solution means described above, an environment measurement means for measuring the state of the surrounding environment is further provided, and the drive control unit performs the secondary transfer according to the measurement result of the environment measurement means. The means of adjusting the surface speed of the roller is adopted.
第４の解決手段として、上記第１または第３の解決手段において、前記中間転写ベルトの速度を検知する速度検知手段を更に備え、前記駆動制御部は、前記速度検知手段よる検知結果に基づき前記対向ローラーの回転駆動を制御するとともに、前記二次転写ローラーの温度変化を予測して回転駆動を制御する、という手段を採用する。 As a fourth solving means, in the first or third solving means, a speed detecting means for detecting the speed of the intermediate transfer belt is further provided, and the drive control unit is configured to detect the speed based on a detection result by the speed detecting means. A method is adopted in which the rotational drive of the counter roller is controlled and the rotational drive is controlled by predicting the temperature change of the secondary transfer roller.
第５の解決手段として、上記第１または第４の解決手段において、前記二次転写ローラーを回転可能に保持して前記中間転写ベルトに沿う方向に移動可能に支持される転写ユニットを更に備え、前記転写ユニットを移動させることによりオフセット量の変更が可能である、という手段を採用する。 As a fifth solution, in the first or fourth solution, the image forming apparatus further includes a transfer unit that rotatably supports the secondary transfer roller and is supported so as to be movable along the intermediate transfer belt. A means is adopted in which the offset amount can be changed by moving the transfer unit.
第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、前記二次転写ローラーは駆動回転と従動回転の切換えが可能である、という手段を採用する。 As a sixth solving means, in the fifth solving means, a means is adopted in which the secondary transfer roller can be switched between driving rotation and driven rotation.
第７の解決手段として、上記第１〜第６のいずれかの解決手段において、中間転写ベルトは、樹脂基材層の表面に弾性層を設け、当該弾性層の表面に離型層を設けた三層構造を有する、という手段を採用する。 As a seventh solving means, in any one of the first to sixth solving means, the intermediate transfer belt is provided with an elastic layer on the surface of the resin base material layer, and a release layer is provided on the surface of the elastic layer. A means of having a three-layer structure is adopted.
第８の解決手段として、上記第１〜第７のいずれかの解決手段において、二次転写ローラーは、イオン導電系弾性体から形成される、という手段を採用する。 As an eighth solving means, in the first to seventh solving means, a means is adopted in which the secondary transfer roller is formed of an ion conductive elastic body.
本発明によれば、転写ニップにおける中間転写ベルトと二次転写ローラーの速度差が小さくなるように二次転写ローラーを回転駆動するので、中間転写ベルトとして弾性積層ベルトを用いると共に中間転写ベルトの外側に位置する二次転写ローラーを内側に位置する対向ローラよりも上流側にオフセットした場合に発生するＤｏｔ再現性の低下を抑制することが可能である。また、画像の倍率変動の増加を抑制することが可能である。 According to the present invention, the secondary transfer roller is rotationally driven so as to reduce the speed difference between the intermediate transfer belt and the secondary transfer roller in the transfer nip. Therefore, an elastic laminated belt is used as the intermediate transfer belt and the outer side of the intermediate transfer belt is It is possible to suppress a decrease in Dot reproducibility that occurs when the secondary transfer roller positioned at is offset to the upstream side of the opposing roller positioned inside. Further, it is possible to suppress an increase in image magnification fluctuation.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係るカラー印刷機は、図１に示すように、中間転写ベルト１、４つのベルトローラー２Ａ〜２Ｄ、４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、４つの一次転写ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、二次転写ローラー５、一対の定着ローラー６Ａ，６Ｂ、環境センサー７、駆動制御部８及び操作表示部９から構成されたタンデム型の画像形成装置である。なお、駆動制御部８及び操作表示部９を除く各構成要素は、機構部Ｍを構成している。このようなカラー印刷機は、各構成要素が協働することによりカラー印刷機能を実現する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the color printing machine according to the first embodiment includes an
中間転写ベルト１は、図示するように、互いに離間して配置された４つのベルトローラー２Ａ〜２Ｄに架け廻される無端ベルトである。また、この中間転写ベルト１は、樹脂基材層、弾性層及び離型層からなる三層構造、つまり樹脂基材層の表面に弾性層が設けられ、当該弾性層の表面に離型層（表面層）が設けられた弾性積層ベルトである。樹脂基材層の厚さは例えば１００μｍ、弾性層の厚さは例えば３００μｍ、離型層の厚さは例えば３μｍである。
As shown in the figure, the
また、樹脂基材層は、ポリイミド樹脂やフッ素樹脂等の樹脂材料からなるものであり、弾性層は、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、プリウレタンゴム等のエラストマーが用いられる。また、離型層（表面層）は、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂あるいはウレタン樹脂系等のコート剤、より具体的にはＰＴＦＥ樹脂分散コート剤からなるものである。 The resin base layer is made of a resin material such as polyimide resin or fluororesin, and the elastic layer is made of an elastomer such as chloroprene rubber, EPDM rubber, or pre-urethane rubber. The release layer (surface layer) is made of a coating agent such as a fluororesin, a silicon resin, an acrylic resin, or a urethane resin, more specifically, a PTFE resin dispersion coating agent.
４つのベルトローラー２Ａ〜２Ｄは、このような中間転写ベルト１に一定の張力を付与しつつ、矢印で示す一定方向に中間転写ベルト１を巡回させるローラーである。これら４つのベルトローラー２Ａ〜２Ｄのうち、ベルトローラー２Ａは、駆動制御部８によって制御されるベルト駆動源１０（図６参照）から駆動力が伝達されて回転駆動され、中間転写ベルト１を矢印方向に巡回走行させる駆動ローラーである。ベルトローラー２Ｂは、回転軸芯に並行な方向に移動自在に設けられており、所定のテンション調節機構（図示略）によって回転軸芯の位置が調節されることにより中間転写ベルト１に一定の張力を付与するテンションローラーである。また、ベルトローラー２Ｃ及びベルトローラー２Ｄは、中間転写ベルト１を所定方向に案内する従動ローラーである。ベルトローラー２Ｃには回転軸の回転速度を検知するためのエンコーダ１１（速度検知手段）が設けられている（図６参照）。つまり、このエンコーダ１１は、ベルトローラー２Ｃの回転によって回走する中間転写ベルト１の回走速度を検知できる。
The four
４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、上記ベルトローラー２Ｃとベルトローラー２Ｄとの間に一直線状に延在する中間転写ベルト１に沿って、かつ一定間隔を空けて配置されている。これら画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）からなる各基準色のトナー画像を形成するものであり、感光体ドラムＹ1，Ｍ1，Ｃ1，Ｋ1、帯電部Ｙ2，Ｍ2，Ｃ2，Ｋ2、レーザスキャニングユニットＹ3，Ｍ3，Ｃ3，Ｋ3、現像ユニットＹ4，Ｍ4，Ｃ4，Ｋ4及びクリーナーＹ5，Ｍ5，Ｃ5，Ｋ5等からそれぞれ構成されている。
The four
なお、これら感光体ドラムＹ1，Ｍ1，Ｃ1，Ｋ1、帯電部Ｙ2，Ｍ2，Ｃ2，Ｋ2、レーザスキャニングユニットＹ3，Ｍ3，Ｃ3，Ｋ3、現像ユニットＹ4，Ｍ4，Ｃ4，Ｋ4及びクリーナーＹ5，Ｍ5，Ｃ5，Ｋ5については、電子写真方式の画像形成装置の画像形成ユニットとして周知のものなので、詳細な説明を省略する。 These photosensitive drums Y1, M1, C1, K1, charging units Y2, M2, C2, K2, laser scanning units Y3, M3, C3, K3, developing units Y4, M4, C4, K4 and cleaners Y5, M5, Since C5 and K5 are well-known as image forming units of electrophotographic image forming apparatuses, detailed description thereof will be omitted.
４つの一次転写ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに対応して設けられたローラーであり、中間転写ベルト１に沿って、かつ一定間隔を空けて配置されている。この一次転写ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、各画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの感光体ドラムＹ1，Ｍ1，Ｃ1，Ｋ1との間に上記中間転写ベルト１を挟み込むように設けられており、駆動制御部８によって所定の転写バイアス（一次転写バイアス）が印加されることにより各感光体ドラムＹ1，Ｍ1，Ｃ1，Ｋ1の表面（周面）に形成された各基準色のトナー画像を中間転写ベルト１の表面に転写させる。
The four
二次転写ローラー５は、上述したベルトローラー２Ａとの間で中間転写ベルト１及び給紙トレイから供給された記録紙Ｙを挟み込むように、中間転写ベルト１の外側に設けられた駆動ローラーであり、本カラー印刷機の最も特徴的な構成要素である。この二次転写ローラー５は、駆動制御部８によって制御されるローラー駆動源１２（図６参照）から駆動力が伝達されて回転駆動されながら、所定の転写バイアス（二次転写バイアス）が印加されることにより、中間転写ベルト１上のトナー像を記録紙Ｙの表面に転写させる。なお、ベルトローラー２Ａは、中間転写ベルト１を挟んで二次転写ローラー５と対向するものなので、以下では対向ローラー２Ａという。
The
図２に示すように、二次転写ローラー５の回転軸Ｏ1は、ベルトローラー２Ｄから進入する中間転写ベルト１の進入方向において、対向ローラー２Ａの回転軸Ｏ2よりも距離Ｒoff（オフセット量）だけ上流側にオフセットしている。すなわち、中間転写ベルト１の転写ニップへの進入方向を示す直線Ｌと二次転写ローラー５の回転軸Ｏ1から上記直線Ｌに垂下した直線との交点Ｐ1は、上記直線Ｌと対向ローラー２Ａの回転軸Ｏ2から上記直線Ｌに垂下した直線との交点Ｐ2との間には距離Ｒoffが存在する。
As shown in FIG. 2, the rotational axis O1 of the
このような、二次転写ローラー５と対向ローラー２Ａとの位置関係の結果として、二次転写ローラー５と中間転写ベルト１とが接触して形成される転写ニップ（二次転写ニップ）は、図３に示すように、対向ローラー２Ａの回転軸Ｏ2に対応する交点Ｐ2を境界点とし、当該交点Ｐ2よりも上流側に位置する領域Ａ（上流側領域）と当該交点Ｐ2よりも下流側に位置する領域Ｂ（下流側領域）とからなる。また、このような領域Ａ（上流側領域）及び領域Ｂ（下流側領域）からなる転写ニップは、二次転写ローラー５と対向ローラー２Ａとが距離Ｒoffだけオフセットしていることに起因して、図示するようにＳ字形状となる。
As a result of the positional relationship between the
一対の定着ローラー６Ａ，６Ｂは、二次転写ローラー５から供給された記録紙Ｙを挟み込むことで当該記録紙Ｙ上のトナー画像を定着させるローラーである。このような定着ローラー６Ａ，６Ｂは、一方あるいは両方の内部にヒータが内蔵されており、トナー画像を加熱しつつ圧接してトナー画像を記録紙Ｙ上に定着させる。上述した中間転写ベルト１、４つのベルトローラー２Ａ〜２Ｄ、４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、４つの一次転写ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、二次転写ローラー５及び一対の定着ローラー６Ａ，６Ｂ及び環境センサー７は、全て機械的な構成要素であり、機構部Ｍを構成している。
The pair of fixing rollers 6 </ b> A and 6 </ b> B are rollers that fix the toner image on the recording paper Y by sandwiching the recording paper Y supplied from the
環境センサー７は、上記二次転写ローラー５の近傍に設けられており、当該二次転写ローラー５の近傍の環境量、例えば温度及び湿度等を検出する環境計測手段である。この環境センサー７は、自らが検出した環境量を制御情報として駆動制御部８に出力する。
The environment sensor 7 is provided in the vicinity of the
駆動制御部８は、このような機構部Ｍを駆動制御する構成要素であり、機構部Ｍの各構成要素を駆動するモータ等の各種アクチュエーター（駆動装置）及び当該各種アクチュエーターを制御する制御装置から構成されている。例えば、駆動制御部８は、上記転写ニップの領域Ａ（上流側領域）における中間転写ベルト１の収縮による速度変動との差が小さくなるように二次転写ローラー５を回転駆動する。また、駆動制御部８は、このような二次転写ローラー５の回転駆動において、環境センサー７の計測結果に応じて二次転写ローラー５の表面速度（周面の線速度）を微調整する。
The
なお、上記制御装置は、所定の制御プログラム及び操作表示部９から入力される操作者の指示（指示信号）に基づいて各種アクチュエーターを制御することにより、通信を介して外部から入力された画像に対応した画像形成を機構部Ｍに行わせるものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる記憶装置、ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等に準拠した通信装置、上記各種アクチュエーターや操作表示部９との間で各種信号の授受を行う各種インターフェース回路等から構成されている。機構部Ｍは、このような駆動制御部８によって駆動制御されることによって記録紙Ｙ上への画像形成処理を行う。
The control device controls various actuators based on a predetermined control program and an operator's instruction (instruction signal) input from the operation display unit 9, so that an image input from outside through communication is displayed. The mechanism M performs corresponding image formation, and includes a storage device including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), a LAN (Local Area Network), the Internet, and the like. Communication device, various interface circuits for transmitting / receiving various signals to / from the various actuators and the operation display unit 9 and the like. The mechanism unit M performs image formation processing on the recording paper Y by being driven and controlled by the
操作表示部９は、本カラー印刷機を操作する操作者に操作に必要な情報を表示したり、また操作者の指示を受け付けるマン・マシン・インターフェースとして機能する構成要素であり、液晶表示パネル及び各種の操作ボタンからなる。より具体的には、操作表示部９は、各種操作ボタンを画面上に表示すると共に当該操作ボタンの操作（押圧）を検知するタッチパネルとハードウエアとして設けられた操作ボタンである。 The operation display unit 9 is a component that functions as a man-machine interface that displays information necessary for operation to the operator who operates the color printing machine and receives instructions from the operator. It consists of various operation buttons. More specifically, the operation display unit 9 is an operation button provided as hardware and a touch panel that displays various operation buttons on the screen and detects an operation (press) of the operation button.
次に、このように構成された本カラー印刷機の動作について、図４及び図５をも参照して詳しく説明する。
最初に画像形成に関する全体動作を説明するが、本カラー印刷機のようなタンデム方式の画像形成装置における画像形成プロセスは一般に知られているので、以下では概要を説明する。上記駆動制御部８は、外部からビットマップ等のカラー画像を受信すると、当該カラー画像に信号処理を施すことにより印刷形式の画像、つまり基準色であるイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）に対応する画像を生成する。
Next, the operation of the color printing machine configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.
First, an overall operation related to image formation will be described. Since an image forming process in a tandem image forming apparatus such as a color printing machine is generally known, an outline will be described below. Upon receiving a color image such as a bitmap from the outside, the
そして、駆動制御部８は、画像形成ユニット３Ｙにはイエロー（Ｙ）に対応する印刷形式の画像に基づいてイエロー（Ｙ）のトナー画像を感光体ドラムＹ1上に形成させ、画像形成ユニット３Ｍにはマゼンダ（Ｍ）に対応する印刷形式の画像に基づいてマゼンダ（Ｍ）のトナー画像を感光体ドラムＭ1上に形成させ、画像形成ユニット３Ｃにはシアン（Ｃ）に対応する印刷形式の画像に基づいてシアン（Ｃ）のトナー画像を感光体ドラムＣ1上に形成させ、また画像形成ユニット３Ｋにはブラック（Ｋ）に対応する印刷形式の画像に基づいてブラック（Ｋ）のトナー画像を感光体ドラムＫ1上に形成させる。
Then, the
そして、駆動制御部８は、ベルトローラー２Ａを駆動することにより中間転写ベルト１を一定の線速度で巡回させた状態で一次転写ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに一次転写バイアスを所定のタイミングで印加することにより、各感光体ドラムＹ1，Ｍ1，Ｃ1，Ｋ1上の各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を中間転写ベルト１上に積層状態に転写（一次転写）させる。すなわち、中間転写ベルト１上には、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像が重なり合うことにより単一のトナー画像（一次転写トナー像）が形成される。
Then, the
そして、このような一次転写トナー像は、中間転写ベルト１が巡回することによってベルトローラー２Ｄを経由して二次転写ローラー５と対向ローラー２Ａとによって形成される転写ニップに進入し、当該転写ニップに同時に進入してきた記録紙Ｙ上に転写される。すなわち、駆動制御部８は、二次転写ローラー５の回転を調節しつつ二次転写ローラー５に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１上のトナー像を記録紙Ｙに転写（二次転写）させる。
Then, the primary transfer toner image enters the transfer nip formed by the
ここで、駆動制御部８は、上記転写ニップの上流側領域における中間転写ベルト１と二次転写ローラー５の速度差が小さくなるように二次転写ローラー５を回転駆動する。すなわち、転写ニップにおける中間転写ベルト１の表面は、当該中間転写ベルト１が弾性積層ベルトであり、かつ、二次転写ローラー５が対向ローラー２Ａよりも上流側にオフセットしているために、図４（ａ）、（ｂ）に示すように領域Ａ（上流側領域）の一部において収縮し、また領域Ｂ（下流側領域）の全域において専ら伸長する。
Here, the
一般的にベルトの線速Ｖ１は、ベルトの中立面、つまり、伸びや縮みの生じない箇所における速度であり、ベルトの厚さの半分の位置が該当する。しかし、中間転写ベルト１のニップＰ１付近では、弾性層１ｂは縮むのに対して樹脂層１ａは殆ど縮まないため、その中立面は樹脂層１４ｒの厚さの半分の位置になる。
In general, the linear velocity V1 of the belt is a velocity at a neutral surface of the belt, that is, a portion where no expansion or contraction occurs, and corresponds to a position that is half the thickness of the belt. However, in the vicinity of the nip P1 of the
具体的には、図４（ａ）に示すように、中間転写ベルト１は樹脂層１ａと弾性層１ｂが積層しており、弾性層１ｂの表面には薄層のコート層（図示せず）が形成されている。ここで、二次転写ローラー５の半径ｒ、樹脂層１ａの厚さｔｒ、及び弾性層１ｂの厚さｔｅとすれば、二次転写ローラー５の中心と中間転写ベルト１の中立面との距離はｒ＋ｔｅ＋０．５ｔｒで表されるのに対し、二次転写ローラー５の中心とニップ面との距離はｒのままである。したがって、中間転写ベルト１の表面速度は、二次転写ローラー５の中心と中立面との距離（ｒ＋ｔｅ＋０．５ｔｒ）と二次転写ローラー５の中心と交点Ｐ１との距離（ｒ）との比に等しくなる。つまり、中間転写ベルト１の交点Ｐ１付近の表面速度は、ｖ＝｛ｒ／（ｒ＋ｔｅ＋０．５ｔｒ）｝×Ｖ１になる。
Specifically, as shown in FIG. 4A, the
すなわち、中間転写ベルト１の表面は、領域Ａ（上流側領域）において、徐々に収縮して収縮がピークになった後に徐々に伸張する。それに合わせて表面速度も同様に変化する。駆動制御部８は、このような領域Ａ（上流側領域）における中間転写ベルト１の表面の収縮により生じる二次転写ローラー５との速度差が小さくなるように、つまり図４における収縮ピークにおける速度差を小さくするように、二次転写ローラー５の表面速度を中間転写ベルト１の線速よりも若干遅くする。例えば、図４（ｂ）では収縮ピークが−２％近くになっているが、この収縮ピークにおける中間転写ベルト１の表面速度との速度差が−１％程度になるように二次転写ローラー５の表面速度を中間転写ベルト１の線速よりも遅くする。
That is, the surface of the
また、より好ましくは、駆動制御部８は、転写ニップにおける中間転写ベルト１の収縮のピークにおける当該中間転写ベルト１の表面速度と転写ニップにおける記録紙Ｙの搬送速度とが等しくなるように、二次転写ローラー５の表面速度を中間転写ベルト１の線速よりも若干遅くする。
More preferably, the
図５は、二次転写ローラー５の表面速度を可変した場合のＤｏｔ（ドット）再現性の状態を確認した実験結果である。なお、この確認実験では、二次転写ローラー５及び対向ローラー２Ａの直径を２４ｍｍ、二次転写ローラー５と対向ローラー２Ａとのオフセット量Ｌoffを２ｍｍ、中間転写ベルト１における樹脂基材層の厚さを１００μｍ、弾性層の厚さを３００μｍ、離型層の厚さを３μｍ、転写ニップの幅（中間転写ベルト１の巡回方向における転写ニップの長さ）を４ｍｍとした。
FIG. 5 is a result of an experiment confirming the state of dot (dot) reproducibility when the surface speed of the
すなわち、この図５が示すように、二次転写ローラー５を従動ローラーとした場合（駆動なし）に対して、二次転写ローラー５の表面速度が中間転写ベルト１の表面速度よりも若干速い場合（＋１％）は、Ｄｏｔ（ドット）再現性が悪化し、この逆に二次転写ローラー５の表面速度が中間転写ベルト１の表面速度よりも若干遅い場合（−１％）には、Ｄｏｔ（ドット）再現性が改善され、さらに遅い場合（−２％）にはＤｏｔ（ドット）再現性がさらに改善される。
That is, as shown in FIG. 5, when the surface speed of the
なお、中間転写ベルト１及び二次転写ローラー５の体積抵抗率は周囲温度や周囲湿度等の周囲環境による影響を受けるので、中間転写ベルト１の表面におけるトナー像内における転写電界形成速度が周囲環境に応じて異なるものとなる。そして、Ｄｏｔ（ドット）再現性は、この転写電界形成速度の変動の影響を受けるので、二次転写ローラー５の表面速度を周囲環境に応じて微調整する必要がある。
Since the volume resistivity of the
このような事情から、駆動制御部８は、環境センサー７の計測結果（環境量）に応じて二次転写ローラー５の表面速度を微調整する。すなわち、駆動制御部８は、例えば環境量と二次転写ローラー５の回転速度との対応関係を示す制御テーブルを予め記憶しており、環境センサー７から特定の環境量が入力されると、当該特定の環境量に対応する二次転写ローラー５の回転速度を制御テーブルから読み出し、当該回転速度となるように二次転写ローラー５を駆動する。
Under such circumstances, the
つまり、このような駆動制御部８による二次転写ローラー５の表面速度の微調整によって、周囲温度や周囲湿度が比較的低い場合は中間転写ベルト１及び二次転写ローラー５の体積抵抗率が高くなるので、二次転写ローラー５の表面速度が比較的遅く設定され、この逆に周囲温度や周囲湿度が比較的高い場合は中間転写ベルト１及び二次転写ローラー５の体積抵抗率が低くなるので、二次転写ローラー５の表面速度が比較的早く設定される。この結果、周囲環境が変動してもＤｏｔ（ドット）再現性が所望の状態に維持される。
That is, by fine adjustment of the surface speed of the
また、中間転写ベルト１の駆動ローラーであるベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５はヒータが設けられた定着ローラー６Ａ，６Ｂの近くに対向して配置されている。したがって、ベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５は、ヒータによる熱の影響を受けて温度が上昇し、この温度上昇及び装置の使用状況などにより変化する。ベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５の温度が上昇するとローラー部材の熱膨張によってローラー径が変化するため、中間転写ベルト１の速度と二次転写ローラー５の速度が変化してＤｏｔ再現性が所望の状態に維持できなくなる可能性がある。それを防ぐには、ベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５の温度上昇を予測して、その予測に応じて駆動制御部８によりベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５の速度を補正する必要がある。
Further, the
図６はベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５の温度上昇を予測して速度を補正する説明図である。駆動制御部８はベルトローラー２Ｃに設けられたエンコーダ１１の出力を常にモニターしている。そして、エンコーダ１１の出力から中間転写ベルト１の速度を判断して、環境条件などに応じた適切な速度になるように、ベルトローラー２Ａに駆動力を伝達するベルト駆動源１０のモーター１０ａの回転数を制御する。
FIG. 6 is an explanatory diagram for correcting the speed by predicting the temperature rise of the
ベルトローラー２Ａと二次転写ローラー５は対向するように位置して回転しているため、定着ローラー６Ａ，６Ｂの影響による温度上昇においてある程度相関がある。実際の装置を用いていくつかの使用状態において、ベルトローラー２Ａと二次転写ローラー５の温度を測定して、両者の温度の相関関係の調べてそのデータ表２２を駆動制御部８に記憶させておく。また、駆動制御部８には、ベルト駆動源１０のモーター１０ａの回転数とベルトローラー２Ａの温度上昇の関係をあらかじめ実験により確認したデータ表２１を記憶させておく。さらに、二次転写ローラ５の温度と熱膨張の関係をあらかじめ実験により確認したデータ表２３も駆動制御部８に記憶させておく。
Since the
実際の装置の使用時において、駆動制御部８はエンコーダ１１の出力が所定の値になるようにベルト駆動源１０に設けられたモーターの回転数を制御し、記憶しているデータ表２１を参照してベルトローラー２Ａの温度を予測する。次に、その予測にもとづいてデータ表２２を参照して二次転写ローラー５の温度を予測する。次に、二次転写ローラー５の温度の予測にもとづき、データ表２３を参照して二次転写ローラー５の速度の補正量を判断する。そして、その補正量に基づいてローラー駆動源１２のモーター１２ａを適切な回転数に制御する。これにより、装置の使用状態などでベルトローラー２Ａおよび二次転写ローラー５の温度が様々なに変動しても、中間転写ベルト１と二次転写ローラー５の速度は適切な関係に維持することが可能である。また、この構成では、ベルトローラー２Ｃに設けた既存のエンコーダ１１を使用し、新たにローラーの温度を検知するセンサーなどが不要であるため安価に実現できる。
When the actual apparatus is used, the
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態の二次転写ユニット３０の基本構成を示す説明図である。二次転写ユニット３０の以外の構成は、図１に示すカラー印刷機と同じである。なお、図７は説明を分かりやすくするために、二次転写ユニット３０が水平状態になるように回転させている。実際のカラー印刷機においては、右側が斜め上に傾斜する状態で配置される。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a basic configuration of the
二次転写ユニット３０は、樹脂で成形されたユニット本体３１を有し、ユニット本体３１は二次転写ローラー５を、図７における左右方向への移動を規制した状態で中間転写ベルト１に向けて付勢して回転可能に支持している。ユニット本体３１の長手方向（図７の奥行き方向）の両側面には２対の円柱形状のガイドピン３２が外側に突出して設けられている。ガイドピン３２はカラー印刷機本体に形成されたガイド溝３３に摺動可能に嵌挿されている。ガイド溝３３は中間転写ベルト１に沿う方向に延びる水平ガイド部３３ａと、水平ガイド部３３ａの右端から中間転写ベルト１から離れる方向に傾斜して延びる退避ガイド部３３ｂを有している。ユニット本体３１の左側面における長手方向の両端付近には偏心カム３４が当接するように設けられている。偏心カム３４は、ユニット本体３１の長手方向に渡って延びてカラー印刷機本体に両端部が回転可能に支持された支軸３５の両端付近に、同位相で一体に回転するように取付けられている。支軸３５は図示しない駆動手段により回転駆動される。また、右側のガイドピン３２にはコイルバネ３６の一端が引っ掛けられており、コイルバネ３６の他端はカラー印刷機本体に引っ掛けられている。
The
支軸３５の駆動手段は回転角度の検知手段を有しており、駆動制御部８の制御により所定の角度に回転させることが可能である。支軸３５が回転すると偏心カム３４も回転するため、ユニット本体３１が中間転写ベルト１に沿う方向（図７における左右方向）に移動する。したがって、第２実施形態においては画像形成時における二次転写ローラー５のオフセット量を調整することが可能である。適切なオフセット量は、記録紙の種類、形成する画像の種類、環境条件などの組み合わせにより変化する場合があるが、この構成によれば、様々な条件における最適なオフセット量を実験によりあらかじめ求めておき、駆動制御部８にデータ表として記憶しておけば、ユーザーの設定や環境計測手段の計測結果に応じてオフセット量を適切な値に設定することが可能である。
The drive means of the
また、コイルバネ３６が引っ掛けられた右側のガイドピン３２が水平ガイド部３３ａより右側に移動して退避ガイド部３３ｂに入ると、ユニット本体３１の右側が中間転写ベルト１から離れる方向に移動するため、二次転写ローラー５が中間転写ベルト１から離間した状態になる。この構成により、非画像形成時に二次転写ローラー５を中間転写ベルト１から離間させておくことが可能になり、長時間使用しない場合にも、二次転写ローラー５が変形することが防止できる。
Further, when the
次に、適切なオフセット量について行った実験の一例を説明する。図８は、中間転写ベルト１と二次転写ローラー５の転写ニップにおける押圧分布とオフセット量の関係をシュミレーションして示した図である。中間転写ベルト１および二次転写ローラー５の仕様は上記第１実施形態に記載した内容と同じである。
Next, an example of an experiment performed for an appropriate offset amount will be described. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the pressure distribution in the transfer nip between the
実施例１では二次転写ローラー５と中間転写ベルト１のニップ幅を４ｍｍとし、転写ニップの中心を上流側に１ｍｍオフセットした。したがって、転写ニップの上流端〜１ｍｍはベルトが二次転写ローラー５に押し込まれて表面が収縮し、１ｍｍ〜下流端は中間転写ベルト１が対向ローラー２Ａに押されて表面が伸びている。
実施例２では、ニップ幅の中心がＡ領域とＢ領域の境界上になるように二次転写ローラー５をオフセットさせた。
また、比較例は、ニップ幅全体がＡ領域に入る位置まで二次転写ローラー５を上流側にオフセットさせた。
In Example 1, the nip width between the
In Example 2, the
In the comparative example, the
上記の実施例１、２および比較例において、二次転写ローラー５の外径を±０．１％変化させた場合の画像の倍率変動の程度を測定した。なお、画像形成する記録紙の給紙速度はＢ領域の中間転写ベルト１に合わせて設定した。また、この実験の際に二次転写ローラー５は駆動源で回転駆動させず、中間転写ベルト１や記録紙に従動回転可能な状態にしている。
In the above-described Examples 1 and 2 and Comparative Example, the degree of image magnification variation when the outer diameter of the
結果として、実施例１において画像の倍率変動は±０．１％以下であった。また、実施例２についても画像の倍率変動は±０．１％程度であり、大きな影響はなかった。しかし、比較例では、±０．３％程度の大きな画像の倍率変動が発生した。図９は、上記の実験結果から、転写ニップのオフセット量と二次転写ローラー５の外径公差が画像の倍率変動に及ぼす影響度の関係として示した図である。転写ニップのオフセットによりＡ領域に入る面積がＢ領域の面積よりも大きくなると、急激に影響度が大きくなることが分かる。
As a result, in Example 1, the image magnification fluctuation was ± 0.1% or less. In Example 2, the magnification variation of the image was about ± 0.1%, and there was no significant influence. However, in the comparative example, a large image magnification variation of about ± 0.3% occurred. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the offset amount of the transfer nip and the outer diameter tolerance of the
これは、以下のような理由によるものと考えられる。領域Ａでは中間転写ベルト１表面での伸縮が±数%程度発生してしまう。一方、記録紙は弾性層のようには伸縮しないため、記録紙とベルト間で発生するずれ応力により吸着力が低下する。二次転写ローラー５と記録紙間でも伸縮によるずれ応力は発生するが、記録紙両面での吸着力低下の結果、本来、中間転写ベルト１支配で搬送速度を決めていた場合に比べて二次転写ローラー５の外径の影響が無視できなくなる。この結果、二次転写ローラー５外径によって、副走査方向の倍率が変動する。
This is considered to be due to the following reasons. In the area A, expansion and contraction on the surface of the
したがって、転写ニップをオフセットする場合に、領域Ａでの積算押圧力をＦａ、領域Ｂでの積算押圧力をＦｂとすると、Ｆａ＜Ｆｂの範囲内であれば、二次転写ローラー５の速度の調整を行うことなく、従動回転させる構成でも倍率調整の問題は発生しにくい。また、中間転写ベルト表面と記録紙の摩擦係数をμｂとして、記録紙と二次転写ローラー５の摩擦係数をμｃとし、転写ニップにおける二次転写ローラー５の積算押圧力をＦｃとした場合に、領域Ｂにおける中間転写ベルト１と記録紙の積算ずれ応力Ｆｂ×μｂよりも、二次転写ローラー５と記録紙の積算ずれ応力Ｆｃ×μｃを小さくするのが、二次転写ローラー５の外径の影響を低減するのに有効であると考えられる。その場合に、積算押圧力Ｆｃを低減するのは難しいため、摩擦係数μｃを低減するのが有効である。たとえば、二次転写ローラー５の表面をＰＴＦＥチューブで覆うなどの対策が有効と考えられる。
Therefore, when offsetting the transfer nip, if the integrated pressing force in the region A is Fa and the integrated pressing force in the region B is Fb, the speed of the
また、記録紙の種類、画像形成条件、環境条件によって転写ニップのオフセットが僅かで良い場合には、二次転写ローラー５を速度調整しながら回転駆動させず、従動回転させることが可能である。本発明の第２実施形態のような構成にすれば、大きくオフセットさせる必要がある場合にのみ、二次転写ローラー５を駆動させることが可能であるため、電力消費や騒音などを低減するのに有効である。
If the offset of the transfer nip is only slight depending on the type of recording paper, image forming conditions, and environmental conditions, the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、カラー印刷機に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、カラー印刷機以外の各種の画像形成装置に適用可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) Although the case where the present invention is applied to a color printing machine has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this. The present invention is applicable to various image forming apparatuses other than a color printing machine.
（２）上記実施形態では、二次転写ローラー５の表面速度を中間転写ベルト１の表面速度よりも遅くする度合いを−１％、より好ましくは−２％としたが、本発明はこれに限定されない。この度合いは、中間転写ベルト１、二次転写ローラー５及び対向ローラー２Ａの材質、形状あるいは／及び位置関係によっても異なるものであり、これらに応じて適宜設定されるべきものである。
(2) In the above embodiment, the degree of making the surface speed of the
（３）上記実施形態では、環境センサー７を設けることにより二次転写ローラー５の表面速度を周囲環境に応じて微調整したが、このような微調整機能は必要に応じて割愛してもよい。
(3) In the above embodiment, the surface speed of the
（４）上記実施形態では、樹脂基材層、弾性層及び離型層からなる三層構造の中間転写ベルト１を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、少なくとも弾性層を備える中間転写ベルトであれば適用可能であり、よって上記三層構造に限定されない。
(4) In the above-described embodiment, the case where the
（５）上記実施形態では、イオン導電系弾性体からなる二次転写ローラー５を採用したが、本発明これに限定されない。
(5) In the above embodiment, the
１…中間転写ベルト、２Ａ〜２Ｄ…ベルトローラー、３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ…画像形成ユニット、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ…一次転写ローラー、５…二次転写ローラー、６Ａ，６Ｂ…定着ローラー、７…環境センサー、８…駆動制御部、９…操作表示部、Ｍ…機構部、Ｙ…記録紙、１０…ベルト駆動源、１０ａ…モーター、１１…エンコーダ、１２…ローラー駆動源、１２ａ…モーター、２１、２２、２３…データ表、３０…二次転写ユニット、３１…ユニット本体、３２…ガイドピン、３３…ガイド溝、３３ａ…水平ガイド部、３３ｂ…退避ガイド部、３４…偏心カム、３５…支軸、３６…コイルバネ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記転写ニップにおける前記中間転写ベルトの表面速度と前記二次転写ローラーの表面速度の差が小さくなるように前記二次転写ローラーを前記中間転写ベルトの線速よりも小さい速度で回転駆動する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部は、前記転写ニップにおける前記中間転写ベルトの収縮に基づく当該中間転写ベルトの表面速度と前記転写ニップにおける記録紙の搬送速度とが等しくなるように前記二次転写ローラーの表面速度を設定することを特徴とする画像形成装置。 An elastic laminated belt is used as an intermediate transfer belt that is cyclically driven at a constant linear velocity, and a secondary transfer roller located outside the intermediate transfer belt is located inside the intermediate transfer belt, and the secondary transfer roller An electrophotographic image forming apparatus that is offset upstream of a counter roller that forms a transfer nip together with a transfer roller,
Drive control for rotationally driving the secondary transfer roller at a speed smaller than the linear speed of the intermediate transfer belt so that the difference between the surface speed of the intermediate transfer belt and the surface speed of the secondary transfer roller at the transfer nip is reduced. with a part,
The drive control unit adjusts the surface speed of the secondary transfer roller so that the surface speed of the intermediate transfer belt based on the contraction of the intermediate transfer belt in the transfer nip is equal to the conveyance speed of the recording paper in the transfer nip. An image forming apparatus comprising: setting .
前記駆動制御部は、該環境計測手段の計測結果に応じて前記二次転写ローラーの表面速度を調整することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。 It further includes an environmental measuring means for measuring the state of the surrounding environment,
The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the drive control unit adjusts a surface speed of the secondary transfer roller according to a measurement result of the environment measurement unit .
前記駆動制御部は、前記速度検知手段による検知結果に基づき前記対向ローラーの回転駆動を制御するとともに、前記二次転写ローラーの温度変化を予測して回転駆動を制御することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。 A speed detecting means for detecting the speed of the intermediate transfer belt;
The drive control unit controls rotation driving of the counter roller based on a detection result by the speed detection unit, and controls rotation driving by predicting a temperature change of the secondary transfer roller. 3. The image forming apparatus according to 1 or 2.
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